Тепловой двигатель Советский патент 1982 года по МПК F03G7/06 

(54) ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к устройствам для преобразования тепловой энергии природных источников.и тепловых отходов промшоленности в механическую энергию с использованием тепловых (даформаций твердого тела.

Известен тепловой двигатель, содержа11{Ий термочувствительные элементы из рабочего тела в виде проволок, связанных с звеном отбора мощности и расположенных в зоне действия источников тепла и холода С13.

Недостатком указанного двигателя является его низкая эффективность, обусловленная низкой степенью использования энергии тепловых источников вследствие бесполезного рассеяния этой энергии и ее расходования на нагрев и охлажднние корпусных элементов, не участвуюпшх в получении полезных перемесчений звена отбора мощности .

Наиболее близким к изобретению является тепловой двигатель, содержаишй термочувствительный корпус, соединенный через распределительную заслонку с трубопроводами подачи горячего и холодного теплоносителя

и связанный со звенсм отбора мощности t2.

Повышение эффективности этого двигателя обеспечивается за счет выполнения корпуса в виде термочувствительного элемента, тепловые деформации которого используются для приводазвена отбора мошности, что уменьшает тепловые потери. Однако эффективность данного известного двигателя недостаточно клсока вследствие полезного использования лишь осевых деформаций корпуса.

Целью изобретения является повышение эффективности.

Указанная цель достигается тем, что двигатель снабжен гидроаккумулятором и холодильником, звено отбора мощности выполнено в виде гидромотора , холодильник и гидроаккумулятор С9единены (между собой и гидромотором через обратные клапаны, а термочувствительный . корпус образован двумя сосудами с полыми стенками, заполненными рабочей жидкостью и подключенными через обратные клапаны к гидроаккумулятору и холодильнику.

При таком выполнении двигателя для получения полезных перемещений используются как осевые, так и радиальньч

деформации корпуса, которые суммируются за счет изменения объема полост между стенками сосудов и передаются при помощи рабочей жидкости звену отбора мощности.

На фиг. 1 схематически изображен тепловой двигатель, разрез; на фиг, 2 поперечное сечение А-А на фиг. 1.

Двигатель содержит термочувствительный корпус, образованный двумя одинаковыми сосудами 1 и 2 с полыми cTeHKaNtH, внутренняя часть 3 которых неподвижно герметично соединена с трубопроводами подачи горячего 4 и холодного 5 теплоносителей через рас пределительмае заслонки 6. Внутренняя часть 3 стенок сосудов выполнена из металла, обладанвдего высокой прочностью и большим коэффициентом линейного расширения, и переходит снизу в патрубки 7. Наружная часть 8 стено сосудов 1 и 2 в нижней части имеет отверстия с сальниковыми уплотнениями, через которые проходят патрубки 7 .

Дпя интенсификации теплообмена на концах трубопроводов 4 и 5 внутри .сосудов 1 и 2 установлены ребристые завихрители 9, и внутренние части 3 :;тенок сосудов выполнены коническими сужающимися по ходу движения теплоно сителей.

Полости стенок каждого сосуда 1 и 2 заполнены рабочей жидкостью и соединены си Ф1етрично расположенными трубопровоД9№1 10 и 11 соответственно с холодильником 12 и гидроаккумулятором 13. Последний трубами 14 и 15 связан с холодильником 12 и гидромотором 16, являкицимся звеном отбора мощности. В трубах 10 и 11 установлены обратные клапаны 17, а в трубе 15 - клапан 18, рассчитанный на пропускание рабочей жидкости при расчетном высоком давлении. В трубе 14 для предотвра11ения опасного повышения давления в гидроаккумуляторе 13 установлен предохранительный клапан 19 Гидромотор 16 соединен с холодильником 12 трубой 20.

Двигатель работает следуклди образом.

При указанном на фиг. 1 положении заслонок 6 горячий теплоноситель поступает по трубе 4 в правый сосуд 2, а холодный теплоноситель - по трубе 5 в левый сосуд 1. Горячий теплоноситель, пройдя через завихритель 9, ПЕЙ своем дальней1чем движении по спирали вдоль внутренней части 3 стенки сосуда 2 передает ей тепло и вытекает через патрубок 7 наружу. Металл внутренней части 3 стенки расгииряется при нагревании, в результате чего уменьшается объем -полости в стенке сосуда 2, поднимается давление рабочей жидкости в этой полости, закрывается обратный клапан 17 в правой трубе 10, и рабочая жидкость вытесняется по правой трубе 11 через обратный клапан 17, установленный в этой трубе, в гидроаккумулятор 13, закрывая обратный клапан 17 в левой трубе 11 и сжимая воздушную подушку гидроаккумулятора.

При возрастании давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе 13 до расчетного значения открывается клапан 18, и рабочая жидкость под большим давлением поступает из гидроаккумулятора 13 по трубе 15 в гидромотор 16, приводит во вращение его ротор и переливается в холодильник 12 по трубе 20.

Холодный теплоноситель, пройдя через завихритель 9 левого сосуда 1, омывает внутреннюю часть 3 стенки этого сосуда, охлаждает ее и вытекает наружу через патрубок 7. Металл внутренней части 3 стенки сосуда 1, охлаждаясь, сжимается, в результате чего увеличивается объем полости в стенке сосуда 1, уменьшается давление в полости, и-рабочая жидкость всасывается в эту полость по левой трубе 10 из холодильника 12, открывая обратный клапан 17, установленный в этой трубе.

После окончания нагнетания рабочей ткидкости из правого сосуда 2 в гидромотор 16 и всасывания ее в левый сосуд 1 из холодильника 12 все заслонки б автоматически поворачиваются на 90°, в результате чего горячий теплоноситель подается в левый сосуд 1, а холодный - в. правый сосуд 2, рабочая жидкость нагнетается в гидромотор 16 из левого сосуда 1 и всасывается в правый сосуд 2 из холодильника 12. Таким образом, нагнетание рабочей жидкости в гидромотор происходит поочередно из правого и левого сосудов.

Если процесс отлажен неточно, то возможно кратковременное нагнетание рабочей жидкости одновременно двумя сосудами. В этсм случае при повышении давления в гидроаккумуляторе выше допустимого значения открывается предохранительный клапан 19, и через него некоторое количество жидкости перетекает в холодильник 12.

Периодическое нагревание и охлаждение стенок сосудов 1 и 2 вызывает соответствующее нагревание и охлаждение заполняющей их полости рабочей жидкости с увеличением и уменьшением ее объема. Это является положителным фактором, ускоряющим рабочий процесс, так как коэффициент объемного теплового расширения у жидкостей значительно больше, чем у металлов. В качестве теплоносителей могут использоваться различные жидкости и га